José Miguel Aguilera来自智利天主教大学（Pontificia Universidad Católica de Chile）化学与生物过程工程系，于2018年在《Critical Reviews in Food Science and Nutrition》期刊发表了题为《The Food Matrix: Implications in Processing, Nutrition and Health》的综述论文。该论文系统探讨了食品基质（food matrix）的概念及其在食品加工、营养与健康领域的影响。
论文主题与背景
食品基质是食品科学和营养学中日益受到关注的核心概念，指食物中营养物质或生物活性成分所处的物理结构域，这些结构通过物理或化学相互作用影响成分的释放、消化及生理功能。传统营养学常关注单一营养素的作用，但近年研究发现，相同营养素在不同食品基质中的生物利用度（bioavailability）和健康效应存在显著差异。例如，胡萝卜中的β-胡萝卜素生物利用度仅为油溶补充剂的五分之一，这种差异被归因于植物细胞壁的物理屏障作用。作者提出，食品基质应被视为“微观结构的一部分”，其功能具有成分特异性（component-specific）和尺度敏感性（scale-sensitive），即不同成分（如淀粉颗粒与类胡萝卜素）在同一食品中可能处于不同基质，且相互作用发生在从纳米到宏观的多尺度层面。
主要观点与论据
食品基质的定义与分类
作者批判了文献中“食品基质”术语的模糊使用（如与“食品本身”或“微观结构”混用），明确定义其为“包含或与特定成分相互作用的物理域”。基于食品科学和材料学理论，论文提出以下分类：
- 液态基质（Liquid matrices）：如牛奶的血清相（serum）或葡萄酒的乙醇-水相，其流动性影响营养物质的扩散速率。
- 乳液基质（Emulsion matrices）：油水界面层的组成（如蛋白质吸附）决定脂质氧化稳定性和香气释放。
- 凝胶基质（Gel matrices）：如酸奶的蛋白质网络，通过持水能力和弹性影响质地与饱腹感。
- 细胞基质（Cellular matrices）：植物细胞壁（cell wall）的纤维素-果胶复合体阻碍消化酶接触内部营养素，需通过加工破坏以提升生物可及性（bioaccessibility）。
*支持证据*：研究表明，杏仁细胞壁完整时，60分钟体外消化仅释放20%的脂质，而粉碎后释放量翻倍（Mandalari et al., 2008）。
食品基质效应（FM-effect）的机制
- 加工影响：热处理可破坏细胞壁（如胡萝卜），但过度加热可能导致营养素降解（如维生素C）。例如，面食中的致密蛋白质网络限制淀粉糊化，使其血糖指数（glycemic index, GI）低于面包（49 vs. 75）。
- 口腔加工与感官：高粘度基质（如果胶凝胶）延长咀嚼时间，延缓风味物质释放（Wilson & Brown, 1997）。
- 肠道消化：乳制品中的酪蛋白胶束（casein micelles）延缓胃排空，而益生菌的存活依赖封装基质（如海藻酸盐微胶囊）对抗胃酸。
*理论支持*：作者引用“营养整体论”（holistic nutrition）强调，单一营养素研究需结合基质效应（Jacobs & Tapsell, 2013）。
健康应用与挑战
- 慢性病管理：低GI面食的蛋白质基质设计可为糖尿病患者提供膳食解决方案。
- 过敏原控制：发酵或酶解可改变基质中蛋白质的致敏性，但需平衡加工对营养的破坏（Verhoeckx et al., 2015）。
- 功能性食品开发：通过基质工程（如多层乳液）靶向递送多酚至结肠，发挥益生元作用。
*案例*：含植物甾醇的人造黄油利用不饱和脂肪酸基质增强降胆固醇效果（Cusack et al., 2013）。
论文价值与意义
该综述首次系统梳理了食品基质的分类与作用机制，为食品设计提供了理论框架：
1. 科学价值：提出“成分特异性”和“尺度敏感性”原则，弥补了传统营养学中“孤立营养素”研究的局限性。
2. 应用价值：指导开发低GI食品、益生菌递送系统及过敏原减控工艺，例如通过调控奶酪的钙-蛋白比例优化钙吸收（Fardet et al., 2018）。
亮点与创新
- 跨学科整合：引入材料科学（如复合材料理论）解释食品基质的多尺度结构。
- 方法论批判：指出现有体外消化模型因过度研磨（<200 μm）忽略细胞基质效应，呼吁开发更接近生理条件的评估体系（如TIM-1动态消化模型）。
补充内容
论文还探讨了老年食品的基质设计（如微凝胶包裹营养素）及分析技术局限（如ELISA检测过敏原时基质干扰），为未来研究指明方向。